专利名称：一种废陶粒再循环利用生产的中密度支撑剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于无机非金属陶瓷材料领域，具体涉及一种废陶粒再循环利用生产的中密度支撑剂及其制备方法。
背景技术：
石油压裂支撑剂(陶粒砂)是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油、气田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用石油压裂支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。通常人们习惯将支撑剂密度划分为三种类别低密度、中密度和高密度，一般情况下以体积密度和视密度分别是I. 65 g/cm3以下和3. O g/cm3以下称为低密度支撑剂；1. 65g/cm3 I. 80 g/cm3 和 3. 00 g/cm3 3. 35g/cm3 为中密度支撑剂；I. 80g/cm3 以上和 3. 35g/cm3以上为高密度支撑剂。中国生产支撑剂的企业，在生产过程中，由于经营管理技术的差异，会产生59Γ20%左右的废品陶粒，一般丢弃了之。这对生产效能及效益有了极大削弱；而且废品陶粒的处理对环境污染。因此需要提供一种技术方案对生产过程中产生的废品陶粒进行循环再利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废陶粒再循环利用生产的中密度支撑剂。本发明的另一目的在于提供一种废陶粒再循环利用生产的中密度支撑剂的制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案实现一种利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其在于按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料铝矾土 80% 90%、废陶粒粉5% 15%和助熔剂5% 10%。所述的助熔剂包含锰粉和氢氧化锂中的至少一种。所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度优选为300 600目。本发明所述的锰粉为锰矿石粉，所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为锰含量55% 65%、Si含量10% 20%。
所述废陶粒粉的粒度优选为300 600目。所述助熔剂的粒度优选为300 1000目。上述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其在于采用以下步骤制备(I)将废陶粒在球磨机中研磨，达到300-600目备用；(2)按比例将铝矾土、废陶粒粉和助熔剂混合均匀得到混合物料；(3)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水,加水量为混合物料重量的10% 20% ；(4)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T136(TC下煅烧保温2 4小时，得到高强 度中密度陶粒支撑剂。上述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂的制备方法，其在于包括以下步骤(I)将废陶粒在球磨机中研磨，达到300-600目备用；(2)按比例将铝矾土、废陶粒粉和助熔剂混合均匀得到混合物料；(3)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水,加水量为混合物料重量的10% 20% ；(4)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T136(TC下煅烧保温2 4小时，得到高强度中密度陶粒支撑剂。本发明选择采用球磨处理技术，替代雷蒙破碎技术对废品陶粒球磨至越细越好，但是过细会增加成本，因此废陶粒粉的粒度优选为300-600目；然后与铝矾土原料和助熔剂搅拌、预混，循环利用，对企业的效益有了显著提高，对改善环境有了提高，做到物尽其用，且生产的支撑剂完全符合国家标准。本发明的有益效果本发明的产品和方法为生产过程中产生的陶粒废品进行循环再利用，节约资源，减少环境污染，降低产品成本，且采用该方法生产的产品完全符合国家质量标准。同时本发明除采用锰粉外，还采用了氢氧化锂或氢氧化锂和锰粉的混合物作为助熔剂，采用氢氧化锂作为助熔剂制备的陶粒支撑剂破碎率更低。且由于氢氧化锂化学成分单一，不会由于助熔剂化学成分的不稳定而导致陶粒支撑剂质量的波动。
具体实施例方式实施例I按重量百分含量计支撑剂的原料为铝矾土 80%、废陶粒粉12%和锰粉8%。所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度为320目。所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为猛含量55%飞5%、Si含量109Γ20%，锰粉的粒度为320目。所述的废陶粒粉为采用球磨处理技术将废品陶粒球磨至其粒度为325目。制备过程(I)按比例将铝矾土、废陶粒粉和锰粉混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；
(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1340°C下煅烧保温3小时，得到支撑剂。实施例2按重量百分含量计支撑剂的原料为铝矾土 85%、废陶粒粉8%和氢氧化锂7%。所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度为320目。所述氢氧化锂的粒度为320目。所述的废陶粒粉为采用球磨处理技术将废品陶粒球磨至其粒度为325目。制备过程
(I)按比例将铝矾土、废陶粒粉和氢氧化锂混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1300°C下煅烧保温3小时，得到支撑剂。实施例3按重量百分含量计支撑剂的原料为铝矾土 80%、废陶粒粉12%和氢氧化锂8%。所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度为320目。所述氢氧化锂的粒度为320目。所述的废陶粒粉为采用球磨处理技术将废品陶粒球磨至其粒度为325目。制备过程(I)按比例将铝矾土、废陶粒粉和氢氧化锂混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1300°C下煅烧保温3小时，得到支撑剂。实施例4按重量百分含量计支撑剂的原料为铝矾土87%、废陶粒粉6%、锰粉3%和氢氧化锂
4% ο所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度为320目。所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为猛含量55%飞5%、Si含量109Γ20%，锰粉的粒度为320目。所述氢氧化锂的粒度为320目。所述的废陶粒粉为采用球磨处理技术将废品陶粒球磨至其粒度为325目。制备过程(I)按比例将铝矾土、废陶粒粉、锰粉和氢氧化锂混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320°C下煅烧保温3小时，得到支撑剂。比较例I按重量百分含量计支撑剂的原料为铝矾土 92%、锰粉8%。
所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为Al2含量659Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量1% 7%、Ti含量2% 4%。所述铝矾土的粒度为320目。所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为猛含量55% 65%、Si含量10% 20%，锰粉的粒度为320目。制备过程 ( I)按比例将铝矾土和锰粉混合均匀得到混合物料；
(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1340°C下煅烧保温3小时，得到支撑剂。表I实施例1-4和比较例I的中支撑剂产品质量检测结果
权利要求
1.一种利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料铝矾土 80% 90%、废陶粒粉5% 15%和助熔剂5% 10%。
2.根据权利要求I所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于所述的助熔剂包含锰粉和氢氧化锂中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2含量65°/Γ78%，Si含量4%-12%、Fe含量l°/T7%、Ti含量2% 4%。
4.根据权利要求2所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为锰含量55% 65%、Si含量10% 20%。
5.根据权利要求4所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于所述铝矾土的粒度为300 600目；废陶粒粉的粒度为300 600目；所述助熔剂的粒度为300 1000目。
6.根据权利要求I所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂，其特征在于采用以下步骤制备 (O将废陶粒在球磨机中研磨，达到300-600目备用； (2)按比例将铝矾土、废陶粒粉和助熔剂混合均匀得到混合物料； (3)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10% 20% ； (4)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T136(TC下煅烧保温2 4小时，得到高强度中密度陶粒支撑剂。
7.权利要求I所述的利用废陶粒生产的中密度支撑剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (O将废陶粒在球磨机中研磨，达到300-600目备用； (2)按比例将铝矾土、废陶粒粉和助熔剂混合均匀得到混合物料； (3)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10% 20% ； (4)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T136(TC下煅烧保温2 4小时，得到高强度中密度陶粒支撑剂。
全文摘要
一种利用废陶粒生产的中密度支撑剂及其制备方法，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料铝矾土80%~90%、废陶粒粉5%~15%和助熔剂5%~10%。本发明的产品和方法为生产过程中产生的陶粒废品进行循环再利用，节约资源，减少环境污染，降低产品成本，且采用该方法生产的产品完全符合国家质量标准。同时本发明除采用锰粉外，还采用了氢氧化锂或氢氧化锂和锰粉的混合物作为助熔剂，采用氢氧化锂作为助熔剂制备的陶粒支撑剂破碎率更低。且由于氢氧化锂化学成分单一，不会由于助熔剂化学成分的不稳定而导致陶粒支撑剂质量的波动。
文档编号C04B35/10GK102910897SQ201210396159
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者黄锡明 申请人:宜兴市腾飞陶粒制造有限公司